城市交通信号控制方式

城市交通信号控制方式

4.1.1 交通信号控制系统在城市道路网络中的作用城市道路是否畅通在很大程度上受到这条道路上每一个交叉路口的制约，当路口拥有一定交通流量时，就必须对路口采取某种相应的控制措施才能保证交通的畅通与安全，因此对路口实施交通信号控制便成为与城市道路网络中不可缺少的一个环节。交通信号控制的作用就是把相互冲突的交通流在时间与空间上适当分离，以保证交叉口范围内的交通安全和充分发挥现有道路在交叉口的通行能力，从而也可减轻噪声、废气等交通公害的污染。综观国内外，大中小城市的交叉路口，信号控制因其实用有效而广泛使用，已成为城市交通中心必不可少的最重要的控制手段。这样交叉口通行能力和交通安全程度也就很大程度上取决于信号控制优劣，因此近二三十年来，一些经济发达国家都在致力于信号控制系统的研究开发，信号控制形成从“定时”，向“感应”方向发展，控制应用从单点向“区域”，“网络化”发展，还开发出效益显著的自适应控制系统。交通信号控制是指挥中心的核心，是交通流实时信息提取主要参数。

4.1 单个交叉口独立控制方式

单个交叉口独立控制方式是一种最基本的控制方式。又分为离线点控制和在线点控制。离线点控制采用定时信号配时技术，它的基本原理是将绿灯时间分成有限的具有固定顺序的时间段(相位)，不同的交通流将根据固定绿灯时间和顺序依次获得各自的通行权。离线点控制特别适合于交通量小的交叉口，其信号配时方案是根据典型状况的历史交通数据制订的，它又分为定周期控制方案与变周期控制方案。在定周期控制方案中，只有一种配时方案，信号灯一天24小时内都执行同一种方案。而变周期控制方案则将一天24小时分成不同的时间段，根据不同时间段内交通流量的统计数据，为交通信号机设置相应的信号配时方案。由于在不同的时段信号配时不同，特别对于象上下班高峰期，其配时方案与其相对应，因此可有效疏散交通流，尽可能地避免或减少交通拥挤。比定周期控制方案具有更大的灵活和适用性，实际应用也较多。

在线点控制方案是指交通响应控制(或车辆感应控制)。它是根据交叉口各个入口交通流的实际分布情况，合理分配绿灯时间到各个相位，从而满足交通需求。

4.2 主干道交通信号控制

主干道交叉口的交通控制是一种线控方式。在城市道路网中，交叉口相距很近，两个相邻的交叉口之间的距离通常不足以使一队车流完全疏散。当交叉口分别设置单点信号控制时，车辆经常遇到红灯，时停时开，行车不畅，油耗增加，环境污染严重。为了减少车辆在各个交叉口的停车次数，特别是希望干道上的车辆比较畅通，人们研究了干道相邻交叉口协调控制策略。最初协调信号计时的方法是基于绿波概念，即相邻交叉口执行相同的信号周期，主干道上各交叉口同一相位的绿灯开启错开一定时间，交叉口的次干道在一定程度上服从主干道的交通。当一列车队在具有许多交叉口的一条主干道上行驶时，协调控制使得车辆在通过干道交叉口时总是能在绿灯相位内到达，因而无须停车通过交叉口。这样能提高车辆行车速度和道路通行能力，确保道路畅通，减少车辆在行驶过程中的延误时间。

然而在复杂的城市交通网络中，通常不能将所有道路设置成绿波。1969年研制的TRANSTY软件包优化分配每一个交叉口各相位的绿灯时间，每一个交叉口周期的起始时间和周期时间。由于TRANSTY通过一列车队疏散模型考虑了相邻交叉口的疏散程度，因此考虑了协调的需要。

4.3 区域交通信号控制

在交通密度大的情况下，绿波会导致拥挤以及交叉口的阻塞，同时主干道交通信号控制方法实际上牺牲了次干道上的交通流的利益。区域交通信号控制的控制对象是城市或某个区

域中所有交叉口的交通信号。计算机、自动控制和车辆检测技术的发展使这种技术成为可能。因为它需要将交通流数据收集并经通信网传到区域控制中心的上位机，上位机根据网上交通量的实时变化情况，以区域内所有车辆通过这些交叉口时所产生的总损失(包括延误、停车次数、油耗等)最小为目标，按一定时间步距不断调整正在执行的配时方案。这种方式实现了区域内交叉口之间的统一协调管理，提高了路网运行效率。

目前，国外的典型城市控制系统有英国的TRANSYT和SCOOT、澳大利亚的SCATS、德国的Siemens等，国内有深圳的STC、南京的交通控制系统以及天津的交通控制系统。